(57)【要約】【課題】クランキング開始時にバルブタイミングが特定時期にない場合であっても、それに起因する機関始動性の悪化を抑制する。【解決手段】ロック機構を有する油圧駆動式の可変動弁装置を備える。ロック機構は、ベーンロータのロックピンをハウジングの凹部に嵌入させることにより、それらの相対回転を機械的にロックしてバルブタイミングを機関始動に適した特定時期にロックする。ロック機構は、カム軸に作用する交番トルクによるベーンロータとハウジングとの相対回転に際して、周方向に沿って凹部に形成された複数の段部に対してロックピンを順次嵌入させてバルブタイミングを特定時期まで段階的に進角させるラチェット機能を有する。クランキングの実行に際してロック機構がロック状態にないときに、ロック状態であるときと比較してスロットルバルブの開度やＩＳＣバルブの開度を小さい開度に設定する（時刻Ｔ２１〜Ｔ２２）。【選択図】図６
2013068086.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
クランク軸に駆動連結された第１の回転体とカム軸に駆動連結された第２の回転体とを作動油の圧力に基づき同一の回転軸線周りに相対回転させることにより前記カム軸で開閉駆動される機関バルブのバルブタイミングを変更する油圧駆動式の可変機構と、
前記両回転体の一方に設けられたロックピンを前記両回転体の他方に設けられた凹部に嵌入させることにより前記両回転体の相対回転を機械的にロックしてバルブタイミングを最遅角時期及び最進角時期の中間の機関始動に適した特定時期にロックしたロック状態にする一方、前記凹部から前記ロックピンを抜脱することにより前記両回転体を相対回転可能な状態とするものであり、前記カム軸に作用する交番トルクに基づいて前記両回転体が相対回転するときに前記回転体の周方向に沿って前記凹部に形成された複数の段部に対して前記ロックピンを順次嵌入させてバルブタイミングを前記特定時期まで段階的に進角又は遅角させるラチェット機能を有するロック機構と
を有する可変動弁装置を備えた内燃機関の制御装置において、
機関始動装置によるクランキング操作の実行に際して、前記ロック機構がロック状態にないときには、前記ロック状態であるときと比較して吸気通路に設けられた吸気流量制御弁の開度を小さい開度に設定する
ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の内燃機関の制御装置において、
当該装置は、機関温度が予め定められた所定温度以下であることを条件に、前記吸気流量制御弁の開度を小さい開度に設定する
ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の内燃機関の制御装置において、
当該装置は、前記吸気流量制御弁の開度を小さい開度に設定するときには燃料噴射の実行を停止する
ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置において、
当該装置は、運転スイッチがオン操作されたときに前記機関始動装置によるクランキング操作を開始するものであり、前記吸気流量制御弁の開度を小さい開度に設定しているときであって、且つ前記クランキング操作の開始後における経過時間が予め定められた所定時間未満であるときには前記運転スイッチがオフ操作された場合であっても前記クランキング操作を継続するものである
ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関のバルブタイミングを変更する油圧駆動式の可変機構と、同バルブタイミングを特定時期にロックするロック機構とを有する可変動弁装置を備える内燃機関の制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関に搭載される装置として、カム軸により開閉駆動される吸気バルブや排気バルブのバルブタイミングを機関運転状態に応じて変更する油圧駆動式の可変機構が知られている（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
この特許文献１に記載されるものをも含め、従来一般の可変動弁装置についてその構成を図８に示す。図８（ａ）は、カバーを取り外した状態での可変動弁装置１００の内部構造を示し、図８（ｂ）は、図８（ａ）のＢ−Ｂ線に沿った断面構造を示す。なお、図８（ａ）ではカム軸２００の回転方向を矢印ＲＣにて示している。
【０００４】
同図８に示す可変動弁装置１００は、同一の回転軸線回りに回転する二つの回転体として、クランク軸にチェーン（いずれも図示略）を介して駆動連結されたスプロケット１０１、及びこれに固定されたハウジング１０２と、カム軸２００に駆動連結されたベーンロータ１０３とを備えている。ハウジング１０２の内部に形成された複数の収容室１０５の内部には、ベーンロータ１０３に設けられた複数のベーン１０３Ａがそれぞれ収容され、各収容室１０５はベーン１０３Ａによって進角室１０６と遅角室１０７とに区画されている。そして、これら進角室１０６及び遅角室１０７に供給される油圧により収容室１０５でベーン１０３Ａが変位し、ハウジング１０２とベーンロータ１０３とが相対回転することにより、クランク軸に対するカム軸２００の相対回転位相、換言すればバルブタイミングが変更される。
【０００５】
また、この可変動弁装置１００には、バルブタイミングを最遅角時期及び最進角時期を除くそれらの間の中間時期であって且つ機関始動に適した時期（以下、「特定時期」という）にロックするロック機構１１０が設けられている。図８（ｂ）に示すように、このロック機構１１０は、スプロケット１０１に形成された凹部１１２と、この凹部１１２に対して近接離間可能な態様でベーン１０３Ａに収容されたロックピン１１１とを備えている。さらに、ベーン１０３Ａにおいてロックピン１１１を収容する空間には、ロックピンを付勢するばね１１３が設けられるとともに、所定油圧にて作動油が供給される解除室１１４が形成されている。ロックピン１１１は、ばね１１３により凹部１１２に挿入する方向に付勢される一方、解除室１１４に供給される作動油の圧力に基づく力により凹部１１２から脱出する方向に付勢される。
【０００６】
そして、機関停止要求時など、バルブタイミングを特定時期にロックする条件が成立した場合には、解除室１１４から作動油が排出される。これに伴い解除室１１４の油圧が解除油圧よりも低下すると、ばね１１３の付勢力によりロックピン１１１が凹部１１２に挿入し、ベーンロータ１０３とハウジング１０２との相対回転が機械的にロックされる。その結果、バルブタイミングが特定時期にある状態でクランキングが開始されるため、良好な機関始動性を確保することができる。
【０００７】
一方、バルブタイミングの変更要求時など、バルブタイミングを特定時期から解除する条件が成立した場合には、解除室１１４に作動油が供給される。これに伴い解除室１１４の油圧が解除油圧よりも上昇すると、この油圧に基づく付勢力によりロックピン１１１が凹部１１２から脱出し、ベーンロータ１０３とハウジング１０２との相対回転のロックが解除される。そして、作動油が進角室１０６及び遅角室１０７に対して選択的に供給されることで、特定時期にロックされていたバルブタイミングが機関運転状態に適した時期に変更される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００１−４１０１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、機関停止要求時においてバルブタイミングが特定時期にロックされなかった場合には、バルブタイミングが最遅角時期など、特定時期とは異なる時期となった状態で内燃機関の運転が停止する。このため、次回の機関始動時において、バルブタイミングが特定時期にない状態でクランキングが開始されることとなり、機関始動が不能となったり、機関始動に長時間を要したりするなど、機関始動性の低下を招くこととなる。
【００１０】
本発明は、そうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、クランキング開始時にバルブタイミングが特定時期にない場合であっても、それに起因する機関始動性の悪化を抑制することのできる内燃機関の制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について説明する。
請求項１に記載の装置は、機関バルブのバルブタイミングを変更する油圧駆動式の可変機構と、バルブタイミングを最遅角時期及び最進角時期の中間の機関始動に適した特定時期にロックするロック機構と、を有する可変動弁装置を備えた内燃機関に適用される。可変機構は、クランク軸に駆動連結された第１の回転体とカム軸に駆動連結された第２の回転体とを作動油の圧力に基づき同一の回転軸線周りに相対回転させることにより前記カム軸で開閉駆動される機関バルブのバルブタイミングを変更する。またロック機構は、第１の回転体及び第２の回転体の一方に設けられたロックピンをそれら回転体の他方に設けられた凹部に嵌入させることにより両回転体の相対回転を機械的にロックしてバルブタイミングを特定時期にロックしたロック状態にする一方、凹部からロックピンを抜脱することにより両回転体を相対回転可能な状態とする。ロック機構は、カム軸に作用する交番トルクに基づいて両回転体が相対回転するときに、回転体の周方向に沿って前記凹部に形成された複数の段部に対してロックピンを順次嵌入させてバルブタイミングを特定時期まで段階的に進角又は遅角させるラチェット機能を有する。
【００１２】
上記装置では、カム軸に設けられたカムによって機関バルブを開弁させる期間、すなわちバルブリフト量が増大する期間においては、バルブスプリングが収縮するため、バルブタイミングを遅角させる方向に第１の回転体と第２の回転体とを相対回転させようとするトルク（正トルク）がカム軸に作用するようになる。一方、機関バルブを閉弁させる期間、すなわちバルブリフト量が減少する期間においては、収縮したバルブスプリングが元の状態に復元するため、バルブタイミングが進角する方向に両回転体を相対回転させようとするトルク（負トルク）がカム軸に作用するようになる。
【００１３】
そして、機関始動時にロック機構がロック状態にない場合であって、可変動弁装置の進角室及び遅角室の油圧が十分に上昇しておらずカム軸に作用する交番トルクに基づき両回転体が相対回転する状況のもとでは、バルブリフト量の減少期間においてバルブスプリングの付勢力がカムに作用すると、カム軸に駆動連結された第２の回転体の回転速度がクランク軸に駆動連結された第１の回転体の回転速度を上回るようになる。これによりバルブタイミングが進角する方向に両回転体が相対回転し、一方の回転体の設けられたロックピンが他方の回転体に設けられた凹部の段部に嵌入可能な位置にまでバルブタイミングが変位したときに、ロックピンを段部に嵌入可能な状態になる。
【００１４】
しかしながら、このようにして交番トルクに基づきロックピンを段部に嵌入可能な位置までバルブタイミングが変更される場合であっても、ロックピンを段部に嵌入可能な位置になっている期間が上記段部に嵌入するまでロックピンを移動させるのに要する期間よりも短い場合には、ロックピンを段部に対して適切に嵌入させることができない。そして、この場合にはラチェット機能を通じてバルブタイミングを特定時期まで進角することが困難になる。
【００１５】
この点、請求項１に記載の装置では、機関始動装置によるクランキング操作の実行に際して、ロック機構がロック状態にないときに、ロック状態であるときと比較して吸気通路に設けられた吸気流量制御弁の開度が小さい開度に設定される。
【００１６】
これにより、クランキング操作の実行時における吸気通路内の圧力が低くなってポンピングロスが大きくなるために、その分だけクランク軸及びカム軸の回転速度が低くなる。そのため、カムによる機関バルブの操作に伴いカム軸に作用する交番トルクの周期が長くなってバルブタイミングの変化速度が低くなることから、ロックピンを段部に嵌入可能な位置になっている期間が長くなって同ロックピンが段部に嵌入しやすくなる。したがって上記装置によれば、クランキング操作の開始時においてロック機構がロック状態になく、バルブタイミングが特定時期にない場合であっても、ロック機構のラチェット機能を通じてバルブタイミングを特定時期に迅速に進角させることができるようになる。これにより、バルブタイミングを早期に特定時期で固定することが可能になるため、機関始動性の悪化を抑制することができる。
【００１７】
なお、バルブタイミングが特定時期よりも遅角側にあるときに、これを段階的に特定時期まで進角させる場合について説明したが、バルブタイミングが特定時期よりも進角側にあるときにこれを段階的に特定時期まで遅角させる場合にあっても、上述したようにクランキング操作の実行に際して吸気流量制御弁の開度を小さい開度に設定することにより、同バルブタイミングを特定時期にまで迅速に遅角させることができるようになる。
【００１８】
機関温度の低い冷間始動時においては、噴射燃料が気化し難く同燃料の燃焼状態の悪化を招き易いために、機関始動性の悪化を招き易いと云える。
この点、請求項２に記載の装置によれば、機関温度が予め定められた所定温度以下であることを条件に吸気流量制御弁の開度が小さい開度に設定されるため、機関始動性の悪化を招き易い冷間始動時においてその悪化を好適に抑制することができる。
【００１９】
機関始動が開始されてから完了するまでの期間が長くなると、点火プラグへの未燃燃料の付着に起因して失火が頻発することにより、機関始動性のさらなる悪化を招くおそれがある。
【００２０】
この点、請求項３に記載の装置では、機関始動装置によるクランキング操作の実行に際してロック機構がロック状態にないときに、ロック状態であるときと比較して吸気流量制御弁の開度を小さい開度に設定するときには燃料噴射の実行が停止される。
【００２１】
これにより、機関始動に際してバルブタイミングが特定時期になるまでの期間、言い換えれば機関始動性が低下している期間において燃料噴射が停止されるために、同期間において未燃燃料が点火プラグに付着することを回避できる。したがって、その後においてバルブタイミングが特定時期になって燃料噴射の実行が開始されたときにおいて、点火プラグへの未燃燃料の付着に起因する失火発生を抑えることができるため、機関始動性の低下を抑えることができる。
【００２２】
機関始動装置によるクランキング操作が開始されてから、吸気通路内の圧力が吸気流量制御弁の開度に応じた低い圧力になるまでには、若干の時間を要する。そのため、ロック機構がロック状態にないときにおけるクランキング操作の実行に際して吸気流量制御弁の開度を小さい開度に設定した場合に、その効果が現われるようになるまでに若干の時間を要する。
【００２３】
請求項４に記載の装置では、運転スイッチがオン操作されたときに機関始動装置によるクランキング操作が開始され、ロック機構がロック状態にないために吸気流量制御弁の開度を小さい開度に設定しているときであって、且つクランキング操作の開始後における経過時間が予め定められた所定時間未満であるときには運転スイッチがオフ操作された場合であっても同クランキング操作が継続される。
【００２４】
こうした装置によれば、機関始動装置によるクランキング操作が開始された後において吸気通路内の圧力が十分に低くなる期間、言い換えれば吸気流量制御弁の開度を小さい開度に設定したことによる効果が見込まれる期間において同クランキング操作を確実に実行することができるために、バルブタイミングを特定時期にまで迅速に進角又は遅角させることができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明を具体化した一実施形態にかかる内燃機関の制御装置の概略構成を示す略図。
【図２】スプロケットを取り外した状態でスプロケット側から見た可変機構の内部構造を示す端面図。
【図３】図２のＡ−Ａ線に沿った可変機構の断面構造を示す断面図。
【図４】カム軸の回転に伴い作用するカムトルクを説明する説明図であり、（ａ）はバルブリフト量の変化態様を示すグラフ、（ｂ）はカムトルクの変化態様を示すグラフ、（ｃ）はカムノーズ及びバルブスプリングの状態とカムトルクとの関係を示す図。
【図５】（ａ）〜（ｄ）図２のＡ−Ａ線に沿う断面構造を平面上に展開して模式的に示す図であり、機関始動時においてバルブタイミングが最遅角時期から特定時期まで進角する過程を順に示す断面図。
【図６】強制ロック処理の実行態様の一例を示すタイミングチャート。
【図７】強制ロック処理の実行手順を示すフローチャート。
【図８】（ａ）従来一般の可変機構の内部構造を示す端面図、（ｂ）同可変機構の（ａ）におけるＢ−Ｂ線に沿った断面構造を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明にかかる内燃機関の制御装置を具体化した一実施形態について説明する。
図１に示すように、内燃機関１０の気筒には、ピストン１１が往復動可能に収容されている。このピストン１１の頂面と気筒の内周面とによって燃焼室１２が区画形成されている。燃焼室１２には、同燃焼室１２に吸入空気を供給する吸気通路１３と、同燃焼室１２から排気が排出される排気通路１４とが接続されている。吸気通路１３には、内部に燃料を噴射する燃料噴射弁１５が取り付けられている。また燃焼室１２には吸入空気と燃料との混合気を点火するための点火プラグ１６が設けられている。
【００２７】
内燃機関１０の吸気通路１３には、同吸気通路１３の通路断面積を調節するためのスロットルバルブ１７と、スロットルバルブ１７を迂回して延びるアイドルスピードコントロール（以下「ＩＳＣ」）通路１８と、ＩＳＣ通路１８の通路断面積を調節するＩＳＣバルブ１９とが設けられている。本実施形態の装置では、内燃機関１０の運転状態に基づいてスロットルバルブ１７の開度とＩＳＣバルブ１９の開度とがそれぞれ調節されることにより、同内燃機関１０の吸入空気量が運転状態に見合う量に調節される。
【００２８】
内燃機関１０のピストン１１には、その往復運動を回転運動に変換するクランク軸２０がコネクティングロッド２３を介して連結されている。また、内燃機関１０の上部には、吸気バルブ３１を開閉する吸気用カム軸３２と、排気バルブ４１を開閉する排気用カム軸４２とが設けられている。吸気用カム軸３２の先端には、吸気バルブ３１のバルブタイミングを変更する可変動弁装置３０が設けられている。この可変動弁装置３０に設けられた吸気用カム軸３２のスプロケット３５、排気用カム軸４２のスプロケット４５、及びクランク軸２０のスプロケット２１は、タイミングチェーン２２を介して駆動連結されている。これにより、クランク軸２０が回転すると、この回転がタイミングチェーン２２を介してスプロケット３５，４５に伝達されて吸気用カム軸３２及び排気用カム軸４２がそれぞれ回転する。
【００２９】
吸気バルブ３１は、吸気用バルブスプリング３４によって閉弁方向に付勢されている。この吸気用バルブスプリング３４が吸気用カム軸３２の回転に伴いこの吸気用カム軸３２に設けられた吸気用カム３３で押圧されて収縮及び復元することにより、吸気バルブ３１が開閉される。
【００３０】
また、排気バルブ４１は、排気用バルブスプリング４４によって閉弁方向に付勢されている。この排気用バルブスプリング４４が排気用カム軸４２の回転に伴いこの排気用カム軸４２に設けられた排気用カム４３で押圧されて収縮及び復元することにより、排気バルブ４１が開閉される。
【００３１】
一方、内燃機関１０の下部には、作動油を貯留するオイルパン２５が取り付けられるとともに、クランク軸２０の回転力により駆動されてオイルパン２５の作動油を汲み上げるオイルポンプ２４が設けられている。このオイルポンプ２４により作動油が供給される作動油通路２８には、上述した可変動弁装置３０の各油室に対する作動油の給排状態を変更する油路制御弁（以下、「ＯＣＶ）」）２５が設けられている。なお、オイルパン２５に貯留される作動油は、可変動弁装置３０を駆動するための油圧を発生する作動油としての機能の他、内燃機関１０の各部を潤滑するための潤滑油としての機能も併せ有している。
【００３２】
また、クランク軸２０には、内燃機関１０の始動時に同クランク軸２０を強制回転（クランキング）させる機関始動装置としてのスタータ２６が接続されている。このスタータ２６には、バッテリ２７から電力が供給される。
【００３３】
内燃機関１０には、同内燃機関１０の運転状態を検出するための各種センサが設けられている。各種センサとしては、例えばクランク角センサ８１や、カム角センサ８２、吸気温センサ８４等がある。クランク角センサ８１は、クランク軸２０の近傍に設けられてクランク角ＣＡを検出する。カム角センサ８２は、吸気用カム軸３２の近傍に設けられて同吸気用カム軸３２の回転位置を検出する。吸気温センサ８４は、吸気通路１３に設けられて吸入空気の温度（吸気温Ｔａｉｒ）を検出する。また、内燃機関１０が搭載される車両には、内燃機関１０の始動要求時に操作者により押動操作される運転スイッチとしてのプッシュ式スタートスイッチ８５が設けられている。このスタートスイッチ８５は、押動操作されたときにスタート信号ＳＴＳＷを出力する。これら各種センサから出力される信号は、内燃機関１０の各種装置を統括して制御する制御部８０に取り込まれる。
【００３４】
制御部８０は、演算ユニットをはじめ、各種制御プログラムや演算マップ、制御の実行に際して算出されるデータ等を記憶保持する複数のメモリ８０Ａを備えている。なお、メモリ８０Ａの一部は、バッテリ２７から常時電力が供給されることにより、機関停止中においてもその記憶された情報を保持するバックアップメモリとして機能する。そして、制御部８０は、上述した各種センサの検出結果に基づいて内燃機関１０の運転状態を監視し、その運転状態に基づいて燃料噴射弁１５の作動制御や、点火プラグ１６の作動制御、スロットルバルブ１７の作動制御、ＩＳＣバルブ１９の作動制御、ＯＣＶ２９の作動制御、スタータ２６の駆動制御（スタータ制御）等の各種制御を実行する。
【００３５】
次に、可変動弁装置３０の構成について詳しく説明する。
図２に示すように、可変動弁装置３０は、吸気バルブ３１のバルブタイミングを変更する可変機構５０と、バルブタイミングについての最進角時期ＰＡ及び最遅角時期ＰＲを除くそれらの中間時期（以下、「特定時期ＰＭ」）において同バルブタイミングを機械的にロックするロック機構５１とを備えている。なお特定時期ＰＭとしては、機関始動に適したバルブタイミングであって、特に極低温始動時においても機関始動可能なバルブタイミングが設定されている。なお図２は、可変機構５０からスプロケット３５を取り外した状態で同スプロケット３５側から見た可変機構５０の内部構造を示している。
【００３６】
可変機構５０のハウジング５２、上述したスプロケット３５及びカバー３６は、図示しないボルトによって互いに固定され、吸気用カム軸３２の回転軸線周りに一体回転する。これらハウジング５２、スプロケット３５及びカバー３６は、クランク軸２０に駆動連結された第１の回転体として機能する。なお、吸気用カム軸３２及びハウジング５２は、図２に矢印で示す回転方向ＲＣに回転するものとする。
【００３７】
ハウジング５２には、その径方向内側に延びる３つの区画部５４が設けられている。またハウジング５２内部には、ハウジング５２と同一の回転軸線周りに回転するベーンロータ５３が回動可能に収容されている。ベーンロータ５３は、吸気用カム軸３２に一体回転可能に連結されるボス５３Ａと、ボス５３Ａの径方向外側に突出する３つのベーン５３Ｂを有している。そして、ハウジング５２の各区画部５４とベーンロータ５３のボス５３Ａによって収容室５５が区画形成されるとともに、この収容室５５は各ベーン５３Ｂにより進角室５６と遅角室５７とにそれぞれ区画されている。なお、ベーンロータ５３は、吸気用カム軸３２に駆動連結された第２の回転体として機能する。
【００３８】
ロック機構５１は、互いに異なるベーン５３Ｂにそれぞれ設けられた進角ロック機構６０と遅角ロック機構７０とを備えている。進角ロック機構６０は、バルブタイミングが特定時期ＰＭよりも進角側に変化する方向にハウジング５２とベーンロータ５３とが相対回転することを規制する機能を有している。一方、遅角ロック機構７０は、バルブタイミングが特定時期ＰＭよりも遅角する方向にハウジング５２とベーンロータ５３とが相対回転することを規制する機能を有している。また、進角ロック機構６０及び遅角ロック機構７０は、バルブタイミングを特定時期ＰＭよりも遅角側から特定時期ＰＭまで段階的に進角させるラチェット機能を併せ有している。そして、これら進角ロック機構６０及び遅角ロック機構７０の協働によりバルブタイミングが特定時期ＰＭにロックされる。
【００３９】
次に、ロック機構５１の詳細な構成について説明する。
図３に、図２のＡ−Ａ線に沿った可変動弁装置３０の断面構造を示す。図３に示すように、以下では、吸気用カム軸３２の軸方向において可変機構５０のカバー３６が配置される側を「先端側ＺＡ」とし、スプロケット３５が配置される側を「基端側ＺＢ」とする。
【００４０】
進角ロック機構６０は、ベーン５３Ｂに設けられた円筒状の第１のロックピン６１と、第１のロックピン６１が嵌入又は抜脱する第１の凹部６３とを備えている。この第１の凹部６３は、カバー３６に形成されている。
【００４１】
第１のロックピン６１は、ベーン５３Ｂに形成されたベーン孔６６において先端側ＺＡ及び基端側ＺＢに往復動するとともに、その一部がベーン５３Ｂの外部に突出して第１の凹部６３に嵌入する。ベーン孔６６は、第１のロックピン６１により、基端側ＺＢの第１のばね室６８と、先端側ＺＡの第１の解除室６７とに区画されている。第１のばね室６８には、第１のロックピン６１を先端側ＺＡに付勢する第１のばね６２が収容されている。一方、第１の解除室６７には、上述した作動油通路２８（図１参照）を通じて作動油が供給される。この供給される作動油の圧力に基づく力により第１のロックピン６１は基端側ＺＢに付勢される。
【００４２】
第１の凹部６３は、カバー３６においてその周方向に沿った円弧状をなしている。詳しくは、第１の凹部６３は、相対的に深さが浅く形成された第１の上段部６４と、相対的に深さが深く形成された第１の下段部６５とから構成されている。第１の上段部６４は、第１の下段部６５よりも遅角側に形成されている。
【００４３】
遅角ロック機構７０は、ベーン５３Ｂに設けられた円筒状の第２のロックピン７１と、第２のロックピン７１が嵌入する第２の凹部７３とを備えている。この第２の凹部７３は、カバー３６に形成されている。
【００４４】
第２のロックピン７１は、ベーン５３Ｂに形成されたベーン孔７６において先端側ＺＡ及び基端側ＺＢに往復動するとともに、ベーン５３Ｂの外部に突出して第２の凹部７３に嵌入する。ベーン孔７６は、第２のロックピン７１により、基端側ＺＢの第２のばね室７８と、先端側ＺＡの第２の解除室７７とに区画されている。第２のばね室７８には、第２のロックピン７１を先端側ＺＡに付勢する第２のばね７２が収容されている。一方、第２の解除室７７には、上述した作動油通路２８（図１参照）を通じて作動油が供給される。この供給される作動油の圧力に基づく力により第２のロックピン７１は基端側ＺＢに付勢される。
【００４５】
第２の凹部７３は、カバー３６においてその周方向に沿った円弧状をなしている。詳しくは、第２の凹部７３は、相対的に深さが浅く形成された第２の上段部７４と、相対的に深さが深く形成された第２の下段部７５とから構成されている。第２の上段部７４は、第２の下段部７５よりも遅角側に形成されている。
【００４６】
第１のロックピン６１、第２のロックピン７１、第１の凹部６３に形成された第１の上段部６４及び第１の下段部６５、並びに第２の凹部７３に形成された第２の上段部７４及び第２の下段部７５は、吸気用カム軸３２に作用する交番トルクによりバルブタイミングを特定時期ＰＭにまで段階的に進角させるラチェット機能を有する。すなわち、第１の凹部６３に形成された第１の上段部６４及び第１の下段部６５は、第１のロックピン６１がこれら段部６４，６５に嵌入したときに同ロックピン６１の遅角側への変位をそれぞれ規制する。一方、第２の凹部７３に形成された第２の上段部７４及び第２の下段部７５は、第２のロックピン７１が嵌入したときに同ロックピン７１の遅角側への変位をそれぞれ規制する。さらに、第１のロックピン６１が第１の下段部６５に嵌入するとともに第２のロックピン７１が第２の下段部７５に嵌入したときには、第１の下段部６５の進角側の内壁により第１のロックピン６１の進角側への変位が規制される。また、併せて第２の下段部７５の遅角側の内壁により第２のロックピン７１の遅角側への変位が規制される。これにより、バルブタイミングが特定時期ＰＭでロックされる。なお、図３には、ロック機構５１がロック状態であって、バルブタイミングが特定時期ＰＭでロックされた状態を示している。
【００４７】
次に、上述した可変動弁装置３０の動作態様について説明する。
図１はたは図２に示すように、機関運転に伴いクランク軸２０が回転するとその駆動力がタイミングチェーン２２を介して可変機構５０のスプロケット３５に伝達され、この可変機構５０とともに、吸気用カム軸３２が回転する。これにより、吸気バルブ３１が吸気用カム軸３２に設けられた吸気用カム３３により開閉される。
【００４８】
また、可変機構５０の進角室５６及び遅角室５７に対する作動油の供給又は排出がＯＣＶ２９を通じて制御されると、進角室５６及び遅角室５７の油圧に基づき収容室５５でベーン５３Ｂが変位する。これにより、スプロケット３５及びハウジング５２に対するベーンロータ５３の相対回転位置、すなわちクランク軸２０に対する吸気用カム軸３２の相対回転位置が変更され、吸気バルブ３１のバルブタイミングが変更される。
【００４９】
具体的には、可変機構５０の進角室５６に対して作動油が供給される一方で遅角室５７の作動油が排出されることにより、ベーンロータ５３がハウジング５２に対して進角側方向に相対回転すると、バルブタイミングが進角される。そして、ベーン５３Ｂが遅角室５７の進角側の内壁に接触すると、バルブタイミングは最進角時期ＰＡとなる。また、遅角室５７に対して作動油が供給される一方で進角室５６の作動油が排出されることにより、ベーンロータ５３がハウジング５２に対して遅角側方向に相対回転すると、バルブタイミングは遅角される。そして、ベーン５３Ｂが進角室５６の遅角側の内壁に接触すると、バルブタイミングは最遅角時期ＰＲとなる。
【００５０】
機関停止要求時には、バルブタイミングが特定時期ＰＭになるようにＯＣＶ２９を通じて進角室５６及び遅角室５７の油圧が制御される。そして、進角ロック機構６０の第１の解除室６７（図３）から作動油が排出されてこの第１の解除室６７の油圧が解除油圧よりも低くなると、第１のばね６２で付勢された第１のロックピン６１が第１の凹部６３（第１の下段部６５）に嵌入する。併せて、遅角ロック機構７０の第２の解除室７７から作動油が排出されてこの第２の解除室７７の油圧が解除油圧よりも低下すると、第２のばね７２で付勢された第２のロックピン７１が第２の凹部７３（第２の下段部７５）に嵌入する。これにより、第１のロックピン６１の進角側への変位が第１の下段部６５の進角側の内壁で規制されるとともに、第２のロックピン７１の遅角側への変位が第２の下段部７５の遅角側の内壁で規制されて、ロック機構５１がロック状態になる。すなわち、バルブタイミングが特定時期ＰＭにロックされる。以下、このようにロック機構５１がロック状態に移行して機関停止することを「機関通常停止」という。
【００５１】
ここで、上述した機関通常停止の後に、内燃機関１０の始動要求があったときには、ロック機構５１がロック状態にあってバルブタイミングが特定時期ＰＭにロックされた状態でクランキングが開始される。上述したように、この特定時期ＰＭは機関始動に適したバルブタイミングに設定されているため、内燃機関１０を良好に始動することができる。
【００５２】
そして、機関始動後に所定条件が成立すると、第１のロックピン６１及び第２のロックピン７１が第１の凹部６３及び第２の凹部７３からそれぞれ抜脱される。具体的には、進角ロック機構６０の第１の解除室６７に作動油が供給されてこの第１の解除室６７の油圧が解除油圧よりも高くなると、第１のロックピン６１が、第１の解除室６７内の油圧に基づく付勢力により第１のばね６２の付勢力に抗して基端側ＺＢに移動して第１の凹部６３から抜脱する。また、遅角ロック機構７０の第２の解除室７７に対しても作動油が供給されてこの第２の解除室７７の油圧が解除油圧よりも高くなると、第２のロックピン７１が、第２の解除室７７の油圧に基づく付勢力により第２のばね７２の付勢力に抗して基端側ＺＢに移動して第２の凹部７３から抜脱する。これにより、ハウジング５２とベーンロータ５３との相対回転が許容される。その後、バルブタイミングが機関運転状態に適した所望の時期となるように、ＯＣＶ２９の制御が実行される。
【００５３】
一方、機関停止要求時においてロック機構５１がロック状態に移行しなかったときには、バルブタイミングが特定時期ＰＭと異なる時期である状態で内燃機関１０の運転が停止する。以下、このようにロック機構５１がロック状態に移行することなく機関停止することを「機関異常停止」という。
【００５４】
そして、こうした機関異常停止の後に、内燃機関１０の始動要求があったときには、バルブタイミングが特定時期ＰＭにない状態でクランキングが開始されることとなり、機関始動が不能となったり、機関始動に長期間を要したりする等、機関始動性の悪化を招くおそれがある。ちなみに、こうした機関異常停止時においては、内燃機関１０の停止が完了するまでの間に、進角室５６及び遅角室５７の各油圧の低下に伴いバルブタイミングが遅角する方向に向かってベーンロータ５３とスプロケット３５とが相対回転するために、バルブタイミングが最遅角時期ＰＲまで変化することが多い。
【００５５】
そこで本実施形態では、機関異常停止後の機関始動性を向上させるべく、ロック機構５１が上述したラチェット機能を有している。すなわち、ロック機構５１の第１の凹部６３及び第２の凹部７３に複数の段部６４，６５，７４，７５が形成されており、クランキング時に吸気用カム軸３２に作用する交番トルクを利用してバルブタイミングを最遅角時期ＰＲから特定時期ＰＭにまで進角させるようにしている。
【００５６】
以下、図４及び図５を参照して、ロック機構５１のラチェット機能により、機関始動時においてバルブタイミングが最遅角時期ＰＲから特定時期ＰＭまで進角する過程について説明する。
【００５７】
なお、図４は吸気用カム軸３２の回転に伴い同吸気用カム軸３２に作用する回転トルク（カムトルク）の推移を示したものであり、図５（ａ）〜（ｄ）はバルブタイミングが最遅角時期ＰＲから特定時期ＰＭまで進角する過程について順に示したものである。図５（ａ）〜（ｄ）では、進角ロック機構６０の動作状態と遅角ロック機構７０の動作状態との関係を容易に把握できるように、第１のロックピン６１と第２のロックピン７１とを同一のベーン５３Ｂから互いに逆向きに突出するように示しており、また第１の凹部６３と第２の凹部７３とを軸方向に向き合うように示している。
【００５８】
先ず、機関運転中においては、吸気用カム３３による吸気バルブ３１の開閉駆動に伴い、バルブタイミングが遅角側に変化する方向にベーンロータ５３とハウジング５２とを相対回転させようとする正トルクと、バルブタイミングが進角側に変化する方向にベーンロータ５３とハウジング５２とを相対回転させようとする負トルクとが吸気用カム軸３２に対して交互に作用する。
【００５９】
すなわち、図４（ｃ）の左図に示すように、バルブリフト量が増大する期間であるタイミングＴ１１からタイミングＴ１２までの期間では、吸気用カム軸３２が回転方向ＲＣに回転すると、吸気用カム３３のカムノーズ３３Ａによりリフタ３７を介して吸気用バルブスプリング３４が押圧される。これにより、吸気用バルブスプリング３４が収縮するため、正トルクＦ１が吸気用カム軸３２に作用する。
【００６０】
一方、図４（ｃ）の右図に示すように、バルブリフト量が減少する期間であるタイミングＴ１２からタイミングＴ１３までの期間では、収縮した吸気用バルブスプリング３４が元の状態に復元するため、負トルクＦ２が吸気用カム軸３２に対して作用する。
【００６１】
なお、図４（ｃ）の中央図に示すように、吸気用バルブスプリング３４が最も収縮するとともにカムノーズ３３Ａの頂点がリフタ３７と接触しているタイミングＴ１２では、正トルクＦ１及び負トルクＦ２のいずれも吸気用カム軸３２に作用しない。
【００６２】
これら正トルクＦ１及び負トルクＦ２とからなる交番トルクが、上述した機関異常停止後の機関始動時であって進角室５６及び遅角室５７の各油室の油圧が十分に上昇していない状況のもとで吸気用カム軸３２に作用すると、ベーンロータ５３及びハウジング５２が相対回転する。すなわち、負トルクＦ２が作用する期間にはロックピン６１，７１はカバー３６に対して進角側に変位し、正トルクＦ１が作用する期間にはロックピン６１，７１はカバー３６に対して遅角側に変位する。
【００６３】
例えばバルブタイミングが最遅角時期ＰＲにあるときに上述したような負トルクＦ２が吸気用カム軸３２に作用すると、吸気用カム軸３２に駆動連結されたベーンロータ５３の回転速度がクランク軸２０に駆動連結されたハウジング５２の回転速度を一時的に上回る。これにより、ベーンロータ５３がハウジング５２に対して進角側方向に相対回転し、第１のロックピン６１及び第２のロックピン７１が進角側に変位する。そして、図５（ａ）に示すように、第１のロックピン６１が第１の上段部６４に嵌入可能な位置にあるときに、すなわち第１のロックピン６１が第１の上段部６４の基端側ＺＢに位置するときに、第１のロックピン６１が第１の上段部６４に嵌入する。この状態において正トルクＦ１が吸気用カム軸３２に作用することによりバルブタイミングが遅角する方向にハウジング５２とベーンロータ５３とが相対回転しようとするときには、第１の上段部６４の遅角側の内壁に第１のロックピン６１が接触する。そのため、バルブタイミングが遅角する方向にハウジング５２とベーンロータ５３とが相対回転することが規制される。これにより、最遅角時期ＰＲよりも進角側の第１遅角時期ＰＸ１において、バルブタイミングの遅角が規制される。
【００６４】
そして、この状態で、吸気用カム軸３２に対してさらに作用する交番トルクに基づき、第２のロックピン７１が第２の上段部７４に嵌入し（図５（ｂ））、その後において第１のロックピン６１が第１の下段部６５に嵌入し（図５（ｃ））、さらにその後において第２のロックピン７１が第２の下段部７５に嵌入する（図５（ｄ））。これにより、バルブタイミングの遅角が第２遅角時期ＰＸ２、第３遅角時期ＰＸ３、特定時期ＰＭで順に規制されて、バルブタイミングが特定時期ＰＭでロックされた状態に移行するようになる。
【００６５】
ところで、上述したように第１のロックピン６１が第１の上段部６４や第１の下段部６５に嵌入可能な位置まで変位した場合、あるいは第２のロックピン７１が第２の上段部７４や第２の下段部７５に嵌入可能な位置まで変位した場合であっても、ロックピン６１，７１が段部６４，６５，７４，７５に適正に嵌入するとは限らない。ロックピン６１，７１を段部６４，６５，７４，７５に嵌入可能な位置にある期間が同ロックピン６１，７１が段部６４，６５，７４，７５に向けて変位して嵌入するのに要する期間よりも短い場合には、ロックピン６１，７１を段部６４，６５，７４，７５に適正に嵌入させることができない。そして、この場合にはロック機構５１のラチェット機能を通じてバルブタイミングを特定時期ＰＭまで進角させることが困難になる。
【００６６】
そこで、本実施形態の装置では、スタータ２６によるクランキング操作の実行に際して、ロック機構５１がロック状態にないときには、ロック状態であるときと比較して吸気通路１３に設けられたスロットルバルブ１７の開度やＩＳＣバルブ１９の開度を小さい開度に設定するようにしている。具体的には、このときスロットルバルブ１７が閉じられるとともに（スロットル開度＝「０」）、ＩＳＣバルブ１９の開度がその設定範囲における最小開度に設定される。
【００６７】
以下、こうしたロック機構５１を強制的にロック状態にするための処理（強制ロック処理）を実行することによる作用について説明する。
図６は上記強制ロック処理の実行態様の一例を示している。
【００６８】
図６に示す例では、時刻Ｔ２１において、スタートスイッチ８５が押動操作（オン操作）される。このときロック機構５１がロック状態でなくバルブタイミングが特定時期ＰＭでないために、スロットルバルブ１７が閉じられるとともに、ＩＳＣバルブ１９の開度が最小開度に設定される。すなわち、図６に一点鎖線で示す通常のスタータ制御の実行態様と比較して、スロットルバルブ１７の開度とＩＳＣバルブ１９の開度が小さい開度に設定される。そして、その状態でスタータ２６が駆動されてクランキング操作が実行される（時刻Ｔ２１〜Ｔ２２）。
【００６９】
このときスロットルバルブ１７の開度やＩＳＣバルブ１９の開度が小さいために、クランキング操作の実行時における吸気通路１３内の圧力が低くなってポンピングロスが大きくなり、その分だけクランク軸２０の回転速度（機関回転速度）及び吸気用カム軸３２の回転速度が低くなる。これにより、吸気用カム３３による吸気バルブ３１の操作に伴って吸気用カム軸３２に作用する交番トルクの周期が長くなってバルブタイミングの変化速度（詳しくは、ハウジング５２及びベーンロータ５３の相対回転速度）が低くなる。そのため、ロックピン６１，７１を段部６４，６５，７４，７５に嵌入可能な位置になっている期間が長くなり、これにより同期間が段部６４，６５，７４，７５にロックピン６１，７１が嵌入するのに要する期間より短くなることが抑えられるために、ロックピン６１，７１が段部６４，６５，７４，７５に嵌入し易くなる。したがって、ロック機構５１のラチェット機能によってバルブタイミングを段階的に進角させる操作が速やかに行われるようになって、バルブタイミングが特定時期ＰＭまで迅速に進角するようになる。
【００７０】
このように本実施形態によれば、クランキング操作の開始時においてロック機構５１がロック状態になくバルブタイミングが特定時期ＰＭにない場合であっても、ロック機構５１のラチェット機能を通じてバルブタイミングを特定時期ＰＭに迅速に進角させることができるようになる。そして、これによりバルブタイミングを早期に特定時期ＰＭで固定することができるために、機関始動性の悪化が抑制されるようになる。
【００７１】
なお本実施形態では、スロットルバルブ１７の開度やＩＳＣバルブ１９の開度を小さい開度に設定するときにおいて（時刻Ｔ２１〜Ｔ２２）、燃料噴射が実行されない。これは次のような理由による。クランキング操作の実行中において常に燃料噴射が実行される装置においては、内燃機関１０の始動が完了するまでの期間が長くなると、点火プラグ１６への未燃燃料の付着量が多くなるために、これに起因して失火が頻発することによって機関始動性の悪化を招くおそれがある。この点をふまえて本実施形態では、クランキング操作の実行に際してスロットルバルブ１７の開度やＩＳＣバルブ１９の開度が小さい開度に設定される期間であってバルブタイミングが特定時期ＰＭになるまでの期間、言い換えれば機関始動性が不要に低下している期間において燃料噴射が停止される。そのため、同期間における未燃燃料の点火プラグ１６への付着を回避することができる。したがって、その後においてバルブタイミングが特定時期ＰＭになって通常のスタータ制御による燃料噴射の実行が開始されたときにおいて、点火プラグ１６への未燃燃料の付着に起因する失火発生を抑えることができるために、機関始動性の低下を抑えることができる。
【００７２】
そして、上述したラチェット機能を通じてロック機構５１がロック状態になると（時刻Ｔ２２）、その後において通常のスタータ制御が実行される。具体的には、スタートスイッチ８５がオン操作されていることを条件に、スタータ２６の駆動が継続されてクランキング操作が継続されるとともに、スロットルバルブ１７の開度及びＩＳＣバルブ１９の開度が機関始動に適した比較的大きい開度に変更され、さらには燃料噴射の実行が開始される。
【００７３】
このとき、ロック機構５１がロック状態でありバルブタイミングが特定時期ＰＭで固定されているために、内燃機関１０の始動が適正に行われる（時刻Ｔ２２以降）。そして、その後において内燃機関１０が完爆状態になって機関回転速度が所定速度（例えば４００回転／分）を上回ると、スタータ２６の駆動が停止されてクランキング操作が停止される（時刻Ｔ２３）。
【００７４】
＜発明の詳細＞
以下、上記強制ロック処理の実行手順について図７を参照して詳細に説明する。
なお図７のフローチャートに示される一連の処理は、上記強制ロック処理の実行手順を概念的に示したものであり、実際の処理は所定周期毎の割り込み処理として制御部８０により実行される。
【００７５】
図７に示すように、この処理では先ず、始動要求があるか否かが判断される（ステップＳ１１）。ここでは、操作者による押動操作に伴いプッシュ式スタートスイッチ８５からスタート信号ＳＴＳＷが出力されたときに始動要求があると判断される。そして、始動要求がないと判断されると（ステップＳ１１：ＮＯ）、本処理は終了される。
【００７６】
一方、始動要求があると判断される場合には（ステップＳ１１：ＹＥＳ）、極低温始動時であるか否かが判断される（ステップＳ１２）。具体的には、吸気温センサ８４により検出される吸気温Ｔａｉｒが予め定められた所定温度（例えば、摂氏マイナス３０度）以下であるときに極低温始動時であると判断される。
【００７７】
ここで、吸入空気の温度がごく低く内燃機関１０の温度が低い極低温始動時においては、作動油の温度が低くその粘性が高くなる。そのため、ロックピン６１，７１の段部６４，６５，７４，７５への嵌入に際して同ロックピン６１，７１がベーン５３Ｂから突出するときに生じる作動油の抵抗力が大きくなる。その結果、ロックピン６１，７１が段部６４，６５，７４，７５に向けて変位して嵌入するのに要する期間が長くなるため、クランキングの実行中にバルブタイミングを特定時期ＰＭまで変更してロック機構５１をロック状態に移行させ難くなる。また、そうした極低温始動時には、噴射燃料の気化が促進されず燃焼し難い状態になるため、クランキング開始から内燃機関１０が完爆状態に移行するまでの期間が長くなる。したがって、こうした極低温始動時におけるクランキング開始に際してロック機構５１がロック状態になっておらずバルブタイミングが特定時期ＰＭになっていない場合には、機関始動性の悪化がより顕著なものとなる。
【００７８】
一方、そうした極低温始動時ではなく、内燃機関１０の温度が比較的高い場合には、たとえロック機構５１がロック状態になっておらずバルブタイミングが特定時期ＰＭにロックされていない場合であっても、機関始動を完了させることができる可能性が高いと云える。これは次のような理由による。すなわち、内燃機関１０の温度が比較的高く作動油の粘性が低いときには、ロックピン６１，７１のベーン５３Ｂからの突出時に生じる作動油の抵抗力が小さいために、ロックピン６１，７１が段部６４，６５，７４，７５に嵌入し易くなる。そのため、ラチェット機能を通じて比較的良好にバルブタイミングを進角させて特定時期ＰＭにまで移行させることができる。また、内燃機関１０の温度が比較的高い場合には、燃焼室１２における噴射燃料の気化が比較的良好に行われるために、同燃料が燃焼しやすい状況になるためである。
【００７９】
そこで、本処理において極低温始動時ではないと判断される場合には（ステップＳ１２：ＮＯ）、ロック機構５１のロック状態であるか否かに関わらず、通常のスタータ制御が実行される（ステップＳ１８）。すなわち、スタータ２６によるクランキングが実行されるとともに、スロットルバルブ１７の開度やＩＳＣバルブ１９の開度が機関始動に適した比較的大きい開度に設定され、さらには燃料噴射が実行されて本処理は終了される。
【００８０】
一方、極低温始動時であると判断される場合には（ステップＳ１２：ＹＥＳ）、ロック機構５１がロック状態にあるか否かが判定される（ステップＳ１３）。なお本実施形態の装置では、内燃機関１０の運転停止に際して、カム角センサ８２によって検出される吸気バルブ３１のバルブタイミングが特定時期ＰＭになったか否かが監視されるとともに、その監視結果が制御部８０に記憶されている。そして、直前の機関停止に際して吸気バルブ３１のバルブタイミングが特定時期ＰＭになったことをもって、ロック機構５１がロック状態にあると判断される。
【００８１】
そして、ロック機構５１がロック状態にあると判断される場合には（ステップＳ１３：ＹＥＳ）、極低温始動時であるとはいえ通常のスタータ制御を通じた機関始動が可能であるとして、この場合にも通常のスタータ制御が実行される（ステップＳ１８）。
【００８２】
一方、ロック機構５１がロック状態ではないと判断されると（ステップＳ１３：ＮＯ）、前述したようにスロットルバルブ１７が閉じられるとともにＩＳＣバルブ１９の開度が最小開度に設定され、さらには燃料噴射の実行が停止される（ステップＳ１４）。そして、この状態でスタータ２６の駆動によるクランキング操作が開始される（ステップＳ１５）。
【００８３】
本処理では、単にスタートスイッチ８５がオフ操作されたとしても（ステップＳ１６：ＮＯ）、こうしたクランキング操作の実行が停止されずに継続される。スタートスイッチ８５がオフ操作されており、且つ上記クランキング操作の実行（ステップＳ１５）が所定時間ＴＬ（例えば、数十秒）以上にわたって継続されている場合には（ステップＳ１６：ＹＥＳ）、クランキング操作の実行が中断されて、本処理は終了される。
【００８４】
スロットルバルブ１７の開度やＩＳＣバルブ１９の開度を小さい開度に設定したところで、クランキング操作の開始後において吸気通路１３内の圧力がスロットルバルブ１７の開度やＩＳＣバルブ１９の開度に応じた低い圧力になるまでには若干の時間を要する。吸気通路１３内の圧力が高いときには、ポンピングロスが小さいためにクランク軸２０や吸気用カム軸３２の回転速度が高く、ロック機構５１のロックピン６１，７１を段部６４，６５，７４，７５に適正に嵌入させることができない可能性が高い。こうしたことから、ロック機構５１がロック状態にないときにおけるクランキング操作の実行に際してスロットルバルブ１７の開度やＩＳＣバルブ１９の開度を小さい開度に設定した場合には、その効果が現われるようになるまでに若干の時間を要すると云える。
【００８５】
本実施形態では、クランキング操作の実行中においてスロットルバルブ１７の開度やＩＳＣバルブ１９の開度が小さい開度に設定されており、且つクランキング操作の開始後における経過時間が予め定められた所定時間ＴＬ未満であるときには、スタートスイッチ８５がオフ操作された場合であってもクランキング操作が継続される。そのため、スタータ２６によるクランキング操作が開始された後において吸気通路１３内の圧力が十分に低くなる期間、言い換えればスロットルバルブ１７の開度やＩＳＣバルブの開度を小さい開度に設定したことによる効果が見込まれる期間において同クランキング操作を確実に実行することができるようになる。これにより、バルブタイミングを特定時期ＰＭにまで迅速に進角させることができるようになる。
【００８６】
なお本実施形態では、各種の実験やシミュレーションの結果をもとに上記効果が見込まれる期間においてクランキング操作が確実に実行されるようになる同クランキング操作の継続時間が予め求められるとともに、同時間が所定時間ＴＬとして制御部８０に記憶されている。
【００８７】
そして本処理では、スタートスイッチ８５がオフ操作されていない場合、あるいはスタートスイッチ８５がオフ操作されているとはいえクランキング操作の継続時間が所定時間ＴＬ未満の場合には（ステップＳ１６：ＮＯ）、バルブタイミングが特定時期ＰＭになるまでの間（ステップＳ１７：ＮＯ）、上述した実行態様でのクランキング操作が継続される（ステップＳ１４，Ｓ１５）。
【００８８】
その後において本処理が繰り返し実行されて、ロック機構５１がロック状態になってバルブタイミングが特定時期ＰＭになると（ステップＳ１７：ＹＥＳ）、通常のスタータ制御が実行される（ステップＳ１８）。すなわち、スタートスイッチ８５がオン操作されていることを条件に、スタータ２６の駆動が継続されるとともに、スロットルバルブ１７の開度及びＩＳＣバルブ１９の開度が機関始動に適した比較的大きい開度に設定され、さらには燃料噴射が実行される。
【００８９】
以上説明したように本実施形態によれば、以下に記載する効果が得られるようになる。
（１）スタータ２６によるクランキング操作の実行に際してロック機構５１がロック状態にないときに、ロック状態であるときと比較して吸気通路１３に設けられたスロットルバルブ１７の開度やＩＳＣバルブ１９の開度を小さい開度に設定するようにした。これにより、バルブタイミングを早期に特定時期ＰＭで固定することができるため、機関始動性の悪化を抑制することができる。
【００９０】
（２）吸気温Ｔａｉｒが所定温度以下であることを条件に、スロットルバルブ１７の開度とＩＳＣバルブ１９の開度を小さい開度に設定する処理を実行するようにした。そのため、噴射燃料が気化し難く同燃料の燃焼状態の悪化を招き易いために機関始動性の悪化を招き易い冷間始動時において、その悪化を好適に抑制することができる。
【００９１】
（３）スロットルバルブ１７の開度やＩＳＣバルブ１９の開度を小さい開度に設定するときにおいて、燃料噴射を実行しないようにした。これにより、バルブタイミングが特定時期ＰＭになるまでの期間、言い換えれば機関始動性が不要に低下している期間において、未燃燃料が点火プラグ１６に付着することを回避できる。したがって、その後においてバルブタイミングが特定時期ＰＭになって通常のスタータ制御による燃料噴射の実行が開始されたときにおいて、点火プラグ１６への未燃燃料の付着に起因する失火発生を抑えることができるために、機関始動性の低下を抑えることができる。
【００９２】
（４）クランキング操作の実行中においてスロットルバルブ１７の開度やＩＳＣバルブ１９の開度が小さい開度に設定されており、且つクランキング操作の開始後における経過時間が予め定められた所定時間ＴＬ未満であるときには、スタートスイッチ８５がオフ操作された場合であっても同クランキング操作を継続するようにした。そのため、スタータ２６によるクランキング操作が開始された後において吸気通路１３内の圧力が十分に低くなる期間、言い換えればスロットルバルブ１７の開度やＩＳＣバルブの開度を小さい開度に設定したことによる効果が見込まれる期間において同クランキング操作を確実に実行することができる。これにより、バルブタイミングを特定時期ＰＭにまで迅速に進角させることができるようになる。
【００９３】
なお、上記実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。
・上記実施形態で示したロック機構５１の構成は一例であって適宜変更することができる。例えば、上記実施形態では進角ロック機構６０及び遅角ロック機構７０として特定時期ＰＭよりも遅角側にあるバルブタイミングを進角させるラチェット機能を有する例を示したが、これに代えて特定時期ＰＭよりも進角側にあるバルブタイミングを遅角させる機能も併せて有するように進角ロック機構６０及び遅角ロック機構７０を構成してもよい。
【００９４】
・上記実施形態では、ロック機構５１が進角ロック機構６０と遅角ロック機構７０とにより構成される例を示した。これに対して、単一の機構によりロック機構５１が構成されていてもよい。この場合であっても、深さが異なる複数の段部が単一のロック機構の凹部に形成されることにより、このロック機構にバルブタイミングを自律的に変更することのできるラチェット機能を発揮させることが可能である。
【００９５】
・上記実施形態では、凹部６３，７３がカバー３６に形成された例を示したが、これら凹部６３，７３をスプロケット３５に形成するようにしてもよい。
・上記実施形態では、第１のロックピン６１及び第２のロックピン７１がいずれもベーンロータ５３に設けられる一方、第１の凹部６３及び第２の凹部７３がいずれもカバー３６に設けられる例を示した。これに対し、ロックピン６１，７１がいずれもカバー３６に設けられる一方、凹部６３，７３がいずれもベーンロータ５３に設けられる構成を採用してもよい。また、ロックピン６１，７１が互いに異なる回転体に設けられる構成を採用してもよい。例えば、第１のロックピン６１をベーンロータ５３に設けるとともに第１の凹部６３をカバー３６に設ける一方、第２のロックピン７１をカバー３６に設けるとともに第２の凹部７３をベーンロータ５３に設けるようにしてもよい。
【００９６】
・上記実施形態では、ベーンロータ５３に設けられたロックピン６１，７１が先端側ＺＡ（図３参照）及び基端側ＺＢに往復動するとともに、これらロックピン６１，７１がそれぞれ嵌入する凹部６３，７３がカバー３６に形成された例を示した。これに対し、ベーンロータ５３の外周面から突出する態様でロックピンを設ける一方、このロックピンが嵌入する凹部をハウジング５２の内周面に設ける構成を採用してもよい。
【００９７】
・上記実施形態では、スプロケット３５がクランク軸２０に駆動連結され、ベーンロータ５３が吸気用カム軸３２に駆動連結された例を示した。これに代えて、スプロケット３５が吸気用カム軸３２に駆動連結され、ベーンロータ５３がクランク軸２０に駆動連結される態様にて可変動弁装置３０を構成することもできる。
【００９８】
・ロック機構５１がロック状態にあるか否かの判定を、例えばロックピン６１，７１の移動位置を検出するためのセンサを新たに設けるとともに同センサの検出結果に基づき行うようにするなど、カム角センサ８２以外のセンサの検出結果に基づき行うようにしてもよい。
【００９９】
・上記実施形態では、吸気温センサ８４により検出される吸気温Ｔａｉｒが予め定められた所定温度以下であるときに極低温始動時であると判断される例を示した。極低温始動時であることを判断する条件は、この例に限らず適宜変更することができる。例えば、吸気通路１３に吸気温を検出するためのセンサを内蔵したエアフロメーターを設けるとともに、このエアフロメーターにより吸気温Ｔａｉｒを検出するようにしてもよい。
【０１００】
また、極低温始動時であると判断する際の吸気温Ｔａｉｒの閾値（上記実施形態では摂氏マイナス３０度）についても任意に変更することができる。この閾値は内燃機関１０の特性等を考慮して設定するようにすればよい。
【０１０１】
さらに、上記実施形態で示した吸気温Ｔａｉｒが低温であることを条件とする態様に代えて、内燃機関１０の冷却水温の温度が所定温度以下であることを条件としたり作動油の温度が所定温度以下であることを条件としたりすることもできる。要は、機関温度が低くなっていることを精度良く判断することのできる条件であればよい。ここで、たとえ吸気温Ｔａｉｒが低温であっても、内燃機関１０が停止されてから再度始動されるまでの期間が短い場合には、内燃機関１０の温度が比較的高く維持されている。この場合には、作動油の粘度が比較的低いためにロックピン６１，７１の移動速度が高く、内燃機関１０の温度が高いために噴射燃料が気化し易い。そのため、バルブタイミングが特定時期ＰＭでない状態で通常のスタータ制御を通じて機関始動が実行されたとしても、その始動が比較的良好に完了する可能性がある。上記構成によれば、内燃機関１０の温度に基づいて、スロットルバルブ１７の開度やＩＳＣバルブ１９の開度を小さい開度に設定する処理の実行機会を適切に判断することができる。
【０１０２】
・図７のステップＳ１２の処理を省略してもよい。すなわち、極低温始動時であるか否かに関わらず、ロック機構５１がロック状態でないと判断されるときに、ステップＳ１４及びステップＳ１５に示した実行態様でクランキング操作を実行するようにしてもよい。
【０１０３】
・ロック機構５１がロック状態でない状況でのクランキング操作の実行に際して燃料噴射を実行するようにしてもよい。
・スタートスイッチ８５がオフ操作されたときに、クランキング操作の実行継続時間によることなく、同クランキング操作を停止させるようにしてもよい。
【０１０４】
・上記実施形態では、スタータ２６によるクランキング操作の実行に際してロック機構５１がロック状態にないときに、スロットルバルブ１７を閉じるとともにＩＳＣバルブ１９の開度を最小開度に設定する例を示した。これに代えて、スロットルバルブ１７を若干開くようにしたり、ＩＳＣバルブ１９の開度を最小開度よりも若干大きい開度に設定したりしてもよい。要は、クランキング操作の実行に際してロック機構５１がロック状態にないときに、ロック状態であるときと比較してスロットルバルブ１７の開度やＩＳＣバルブ１９の開度を小さい開度に設定することができればよい。
【０１０５】
・上記実施形態は、ＩＳＣ通路１８及びＩＳＣバルブ１９を備える内燃機関１０に限らず、それらＩＳＣ通路１８及びＩＳＣバルブ１９を備えていない内燃機関にも、その構成を適宜変更した上で適用することができる。
【０１０６】
・上記実施形態では、吸気バルブ３１のバルブタイミングを変更する可変動弁装置３０を備える内燃機関の制御装置として具体化した例を示した。その他、排気バルブ４１のバルブタイミングを変更する可変動弁装置を備える内燃機関の制御装置や、吸気バルブ３１のバルブタイミングを変更する可変動弁装置と排気バルブ４１のバルブタイミングを変更する可変動弁装置とを共に備える内燃機関の制御装置において、本発明を具体化することも可能である。
【０１０７】
・上記実施形態では、バルブタイミングが特定時期よりも遅角側にあるときに、これを段階的に特定時期まで進角させる場合について説明した。これに限らず、バルブタイミングが特定時期よりも進角側にあるときにこれを段階的に特定時期まで遅角させる場合にあっても、吸気通路に設けられる吸気流量制御弁（スロットルバルブやＩＳＣバルブ）の開度を小さい開度に設定することにより、バルブタイミングを特定時期にまで迅速に遅角させることができる。
【０１０８】
・車両駆動源として内燃機関の他、電動発電機（モータジェネレータ）を備えるハイブリッド車両にあっては、内燃機関の始動操作がこの電動発電機を通じて行われることとなる。上記実施形態において説明した一連の制御は、こうした電動発電機によって内燃機関の始動操作が行われる場合であっても適用することができる。なお、本発明において適用可能な機関始動装置は内燃機関を停止状態から完爆状態に移行させることが可能なものであれば、上述したスタータや電動発電機に限定されない。
【符号の説明】
【０１０９】
１０…内燃機関、１１…ピストン、１２…燃焼室、１３…吸気通路、１４…排気通路、１５…燃料噴射弁、１６…点火プラグ、１７…スロットルバルブ、１８…ＩＳＣ通路、１９…ＩＳＣバルブ、２０…クランク軸、２１…クランク軸用スプロケット、２２…タイミングチェーン、２３…コネクティングロッド、２４…オイルポンプ、２５…オイルパン、２６…スタータ（機関始動装置）、２７…バッテリ、２８…作動油通路、２９…油路制御弁（ＯＣＶ）、３０…可変動弁装置、３１…吸気バルブ、３２，２００…吸気用カム軸、３３…吸気用カム、３３Ａ…吸気用カムノーズ、３４…吸気用バルブスプリング、３５，１０１…スプロケット（第１の回転体）、３６…カバー（第１の回転体）、３７…リフタ、４１…排気バルブ、４２…排気用カム軸、４３…排気用カム、４４…排気用バルブスプリング、４５…排気用カム軸用スプロケット、５０，１００…可変機構、５１，１１０…ロック機構、５２，１０２…ハウジング（第１の回転体）、５３，１０３…ベーンロータ（第２の回転体）、５３Ａ…ボス、５３Ｂ，１０３Ａ…ベーン、５４…区画部、５５，１０５…収容室、５６，１０６…進角室、５７，１０７…遅角室、６０…進角ロック機構、６１…第１のロックピン、６２…第１のばね、６３…第１の凹部、６４…第１の上段部、６５…第１の下段部、６６，７６…ベーン孔、６７…第１の解除室、６８…第１のばね室、７０…遅角ロック機構、７１…第２のロックピン、７２…第２のばね、７３…第２の凹部、７４…第２の上段部、７５…第２の下段部、７７…第２の解除室、７８…第２のばね室、８０…制御部、８０Ａ…メモリ、８１…クランク角センサ、８２…カム角センサ、８４…吸気温センサ、８５…スタートスイッチ、１１１…ロックピン、１１２…凹部、１１３…ばね、１１４…解除室。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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